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지난해 말 우리나라 첨단소재 기업이 초고강도 탄소섬유 개발에 성공했는데요. 요즘 탄소섬유가 각광받는 과학적 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.탄소섬유는 탄소나노튜브와 관련이 있는 고강도 섬유 재료입니다. 탄소나노튜브는 매우 작은 직경을 가진 탄소 구조물로, 세계에서 가장 강한 재료 중 하나로 알려져 있습니다. 이 탄소나노튜브를 이용하여 탄소섬유가 제작됩니다.탄소섬유는 탄소나노튜브를 기반으로 한 섬유로서, 뛰어난 강도와 경량성을 가지고 있습니다. 이는 탄소나노튜브의 특성을 이어받은 것으로 볼 수 있습니다. 탄소섬유는 보편적으로 탄소나노튜브를 여러 개를 묶어서 복합체 형태로 만들게 됩니다.탄소섬유는 일반적인 섬유 재료보다 훨씬 강하며, 특히 인장강도와 모듈러스(탄성계수)가 뛰어납니다. 또한, 가볍고 내부 응력이 적어 휨과 굽힘에 강합니다. 이러한 특성 때문에 탄소섬유는 항공 우주 산업, 자동차, 스포츠 용품 등 다양한 분야에서 사용됩니다.탄소섬유의 제조 과정은 탄소나노튜브를 분산시키고, 이를 연결하여 섬유로 형성하는 과정으로 이루어집니다. 이 과정에서는 탄소나노튜브의 방향성을 조절하여 원하는 강도와 특성을 얻을 수 있습니다. 그 후 열처리 등의 공정을 거쳐 최종적으로 탄소섬유가 형성됩니다.결론적으로, 탄소섬유는 탄소나노튜브를 기반으로 한 고강도 섬유 재료로서, 뛰어난 강도와 경량성을 가지고 있습니다. 이는 탄소나노튜브의 특성과 제조 과정을 통해 얻어진 결과입니다. 탄소섬유는 다양한 산업 분야에서 사용되며, 혁신적인 고성능 제품의 개발과 발전에 크게 기여하고 있습니다.
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화학공학
23.05.23
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가역반응이라는 것이 과학적으로 뭔가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.1. 가역 반응에서 어떤 기준으로 정반응과 역반응을 나누는 건가요?[1] 화살표를 기준으로 좌측을 반응물, 우측을 생성불로 분류하므로[2] 화살표 ---> 정반응 , <--- 을 역반응으로 합니다.2. 먼저 일어나는 게 정반응인가요?[1] 먼저 쓰는 물질이 반응물(화살표 기준 좌측) 이고 우측이 생성물이듯 화살표가 --->(우측) 이면 정반응 입니다.
학문 /
전기·전자
23.05.23
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멀리 보는 것과 시력의 상관관계
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.시력이 나빠지는 이유는 선천적인 원인과 후천적인 원인 등이 있으나 보통은 눈으로 들어오는 빛의 굴절이 수정체의 모양 변화나 수정체가 두꺼워졌다거나 하여 상의 초점이 한 곳에 모이지 않고 여러 곳에 맺히거나 한 곳에 잘 맺히지 않는 등등 여러가지 원인 등이 있을 수 있겠으나 대부분은 근거리작업을 지속적으로 하게 될 경우 망막의 길이가 길어져 상이 망막 앞에 맺혀 흐리게 보이는 등의 굴절이상 증상이 나타나는 것을 의미합니다. 난시는 보통의 사람들에게 약간의 난시가 있는 편이며 눈의 초점이 한 곳이 아닌 둘 또는 여러 곳에 맺히는 현상을 말합니다.근시는 후천적인 환경 변화에 따라 성장과정에서 안구의 전후 길이가 길어지며 초점이 망막보다 앞쪽에 맺혀 먼 사물이 잘 보이는 않는 굴절 이상 증세를 말하며 원시는 보통 노화에 의해서 발생되는 현상으로 초점이 망막보다 뒤쪽에 맺히게 되면서 가까운 것이 잘 안보이는 현상으로 보통 노안증세가 이에 해당됩니다.근시는 TV와 스마트폰, 장시간 모니터 사용과 같이 주변 환경에 의하여 영향을 많이 받기 때문에 노화에 따른 자연적으로 발생되는 원시에 비해 근시가 보다 더 잘 생기는 이유이기도 합니다.
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토목공학
23.05.23
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빙하기 간빙기 주기는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.지구의 공전 자전 운동과 천체회원의 끊임없는 운동성으로 기온의 변화가 계속적으로 변할것이라는 것은과학자들의 말하는 이론이기도 합니다. 그러다 보니 빙하기의 주기가 처음엔 1번으로 이해 했으나 시간이 지날 수록 빙하기의 과정이여러차례 있었다는 지질학적 증거적 요소가 일어나면서현재로는 주기적으로 가지 않겠는가란 주장에 어느정도 받아들여지는 가운데 검증 중입니다.
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지구과학·천문우주
23.05.23
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해저터널이 어떻게 만들어지나요??
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.해저 터널은 해저터널중에 침매공법을 사용하여 해저 터널을 만들었읍니다. 1. 앞뒤가 뚫린 네모난 박스를 지상에서 만들어서 바지선에 태워서 물속에 넣습니다. 2. 이런 박스를 연속해서 물속에 넣어서 이어서 네모 박스를 만듭니다. 3. 그런다음 흙으로 덮습니다. 4. 그러면 해저터널이 만들어 집니다. NATM1. 입구부터 화약을 넣어서 발파해서 계속 뚫고 갑니다. 2. 조금 위험한 방법입니다. 3. TBM 공법도 있읍니다. 즉, 기계식 굴착 공법입니다. 즉, 터널직경만한 장비를 입구에 집어넣고, 구 멍을 파들어 갑니다. 매트릭스 3 보면 굴착기계가 나오잖아여 그런 방식입니다.해저터널은 흔히 산을 뚫는 터널과는 달리 지반이 약하고(뻘바닥을 연상해보자) 바닷물의 압력이 워낙 커서 건설 자체가 매우 힘들다. 다만 시공 방법에 대한 개념은 대부분 일반 터널과 비슷하게 가장 무모하고 위험한 개착식 부터 현대의 NATM 방식, 실드 TBM 방식은 물론 해저/하저터널만의 방식인 침매방식도 있다. 침매 방식을 제외한 나머지 방식은 일반 터널 문서와 크게 다르지 않다. 유로터널이 한 50km정도라고 하죠.한일 해저터널이 한 220km정도(예상)라고 하던데요.기술적인 문제점도 있긴 하겠지만 요즘은 기술상의 문제는 많이 완화 되었습니다.해저에 땅을 파서 뚫는 방법도 있지만(이게 유로터널일거에요) 지금은 침매함이라고 박스를 만든후 가라앉혀서 연결한후 안에 물을 빼서 터널을 잇는 방법도 있습니다. 일단.. 한일 해저터널이 200km라면 ktx최고 속도라고 해도 40분정도 생각해야겠네요.그외 차량이라면 시속 100km/h로 잡으면 2시간 걸리죠...일본과 중국을 연결하면 더 길어지겠죠? ;;;;; 지도상에 재어보진 않았지만 약 1000km???? 이라면.. 시간은 엄청나죠;; 공사비의 문제도 있지만 가장 큰 문제는 위급상황시입니다.만약 그 안에서 사고가 나서 화재가 발생된다면 밀폐된 공간의 화재는 급속한 산소의 소모로 질식사의 위험이 크죠.. 길면 길수록 사고시의 대응 방안이 젤 큰 문제입니다. 결론으론 기술적으론 가능하지만 공사비 대비 효과에서 실익이 없을듯 하며, 위급상황시의 대처 방안이 어렵다는 점이 제일 큰 문제입니다.
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토목공학
23.05.23
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바닷물의 대류현상은 공기의 대류현상과 어떤점이 차이가 있을까요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.공기의 대류현상은 이렇습니다. 첫째, 햇빛에 의해 따뜻하게 데워진 공기가 있으면지구 반대편은 밤이 되어 차갑게 식은 공기가 있습니다. 두번째, 햇빛을 받았을때 지표면은 따뜻해 지지만고도가 높을수록 지표의 영향을 덜 받아서 지표면 가까이 있는 공기만큼따뜻해지지 않습니다.실제로 등산을 하다보면 산 아랫쪽보다 산 윗쪽이 더 추운데요고도가 100m 상승할때마다 온도는 0.5도씩 떨어집니다.해발 4,000m인 산은 해발 0m인 곳 보다 온도가 20도 더 낮다는 얘기입니다.그래서 에베레스트나 킬리만자로, 후지산등은 정상에 항상 눈이 쌓여 있는 것입니다. 세번째, 지구는 땅과 바다로 이루어져 있습니다.땅은 햇빛에 의해 금방 데워지지만 물은 천천히 데워지죠.또 밤이 되어도 지표는 금방 식지만 바다는 천천히 식는답니다. 이러한 것들의 영향으로 지구의 공기는 끊임없이 지역별로또는 전체적으로 대류현상을 일으키고 있습니다. 물의 대류현상도 같은 맥락으로 보시면 됩니다. 남극과 북극지방의 차가운 물과 적도 부근의 따뜻한 물이 있기 때문에차가운 물은 아랫쪽에서 적도방향으로 흘러 들어가고따뜻한 물은 윗쪽에서 극지방쪽으로 흘러 들어간다. 가장 크게 생각해서 공기나 물의 대류현상은온도 차이때문이라 생각하시면 됩니다. 공기나 물은 분자로 이루어져 있습니다.분자는 우리 눈에 보이지 않지만 꾸준히 운동을 하고 서로 부딪히고 있습니다.그러한 분자들이 열을 얻게 되면 활동량이 늘어나고 부피도 더 커지게 됩니다.활동량이 늘어나는 분자들은 위로 올라가고상대적으로 열을 얻지 못해 활동량이 적은 분자들은 아래로 내려오게 됩니다. 그래서 어떠한 공간에 찬 공기나 물, 따뜻한 공기나 물을 함께 넣으면따뜻한 쪽의 열이 차가운 쪽으로 이동하며 평균정도의 온도가 되는데요.그러한 열의 이동이 대류현상에 의해 일어난다고 생각하시면 됩니다.
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지구과학·천문우주
23.05.23
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앞으로 과학이 발전하면 뇌의 이식같은 것도 가능할까요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.뇌이식 가능하고요(A뇌이식해주는 사람)(B 뇌이식 받는사람)A>B 뇌를받으면 A의 기역은 모릅니다
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생물·생명
23.05.23
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레코드판의 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.레코드판엔 작은 물결처럼 홈이 파져있습니다.이 홈은 음악의 파동이 담겨져 있습니다.전축의 바늘이 이 홈을 지나갈 때 기계적인 진동이 일어나는데이 진동을 전기적 신호로 변환해서이 작은 전기 신호를 엠프로 증폭하여 소리가 나는 것입니다. 기술적인 차원에서 보자면CD보다 레코드판의 원리가 더 기초적인 것입니다.레코드판에 소리의 진폭을 기록해 둔걸 카드리지 바늘이 이를 읽으면서 바늘에 전해지는 떨림을 카드리지 에서 전기신호로 바뀌고 증폭을 해서 소리출력을 하면 들을수 있는것 입니다
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전기·전자
23.05.23
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화성말고 달에는 인간이 정착하기 힘든가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.자연환경을 가진 곳은 지구외에는 없음.화성에 이주해 살려면 엄청난 화물을 우주선으로 이송해서 기지를 짓고 그안에서만 살아야하기 때문에 천연적으로 인간이 살수있는 행성이라고 말할수는 없음.
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지구과학·천문우주
23.05.23
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피 묻은 옷은 과산화수소 용액으로 제거 가능하다고 하는데...
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.사람의 피 속에는 카탈라아제라는 효소가 있습니다. 이 효소는 과산화수소의 분해를 촉진시킵니다.카탈라아제와 과산화수소가 만나서 반응하면과산화수소(H2O2) → 물(H2O) 로 분해되면서, 산소(O2)가 발생되고, 그래서 거품이 부글거리며 그 거품이 옷에 스며든 피를 밀어내어 지워지게 하는 원리입니다.
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화학공학
23.05.23
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